【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ， STM32 功耗 36mA，是 32 位市場(chǎng)上功耗最低的產(chǎn)品，相當(dāng)于 。 在 STM32F105 和 STM32F107 互連型系列微控制器之前，意法半導(dǎo)體已經(jīng)推出STM32 基本型系列、增強(qiáng)型系列、 USB 基本型系列、互補(bǔ)型系列；新系列產(chǎn)品沿用增強(qiáng)型系列的 72MHz 處理頻率。內(nèi)存包括 64KB 到 256KB 閃存和 20KB 到 64KB 嵌入式SRAM。新系列采用 LQFP6 LQFP100 和 LFBGA100 三種封裝，不同的封裝保持引腳排列一致性，結(jié)合 STM32 平臺(tái)的設(shè)計(jì)理念，開(kāi)發(fā)人員通過(guò)選擇產(chǎn)品可重新優(yōu)化功能、存儲(chǔ)器 、性能和 引腳 數(shù)量，以最小的硬件變化來(lái)滿足個(gè)性化的應(yīng)用需求。 截至 2020 年 7 月 1 日，市面 流通的型號(hào)有： 基本型： STM32F101R STM32F101C STM32F101R STM32F101VSTM32F101RB、 STM32F101VB 增強(qiáng)型： STM32F103C STM32F103R STM32F103V STM32F103RB、STM32F103VB、 STM32F103VE、 STM32F103ZE 基于 STM32 的多路模擬量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 STM32 型號(hào)的說(shuō)明：以 STM32F103RBT6 這個(gè)型號(hào)的芯片為例，該型號(hào)的組成為 7個(gè)部分，其命名規(guī)則如表 31： 表 31 STM32 命名表 1 STM32 STM32 代表 ARM CortexM 內(nèi)核的 32 位微控制器。 2 F F 代表芯片子系列。 3 103 103 代表增強(qiáng)型系列。 4 R R 這一項(xiàng)代表引腳數(shù)，其中 T 代表 36 腳， C 代表 48 腳， R 代表 64 腳， V 代表100 腳， Z 代表 144 腳， I 代表 176 腳。 5 B B 這一項(xiàng)代表內(nèi)嵌 Flash 容量，其中 6 代表 32K 字節(jié) Flash， 8 代表 64K 字節(jié) Flash，B 代表 128K 字節(jié) Flash， C 代表 256K 字節(jié) Flash， D 代表 384K 字節(jié) Flash， E代表 512K 字節(jié) Flash， G 代表 1M 字節(jié) Flash。 6 T T 這一項(xiàng)代表封裝，其中 H 代表 BGA 封裝， T 代表 LQFP 封裝， U 代表 VFQFPN封裝。 7 6 6 這一項(xiàng)代表工作溫度范圍，其中 6 代表 40——85℃ ， 7 代表 40——105℃ 。 STM32 歷史 意法半導(dǎo)體 （ STMicroelectronics） 集團(tuán)于 1987 年 6 月成立，是由意大利的 SGS 微電子公司和法國(guó) Thomson 半導(dǎo)體公司合并而成。 1998 年 5 月， SGSTHOMSON Microelectronics 將公司名稱(chēng)改為意法半導(dǎo)體有限公司 ,意法半導(dǎo)體是世界最大的半導(dǎo)體公司之一。從成立之初至今， ST 的增長(zhǎng)速度超過(guò)了半導(dǎo)體工業(yè)的整體增長(zhǎng)速度。自 1999 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 10 年起， ST 始終是世界十大半導(dǎo)體公司之一。據(jù)最新的工業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，意法半導(dǎo)體 （ STMicroelectronics） 是全球第五大半導(dǎo)體廠商，在很多市場(chǎng)居世界領(lǐng)先水平。例如，意法半導(dǎo)體是世界第一大 專(zhuān)用模擬芯片和電源轉(zhuǎn)換芯片制造商，世界第一大工業(yè)半導(dǎo)體和機(jī)頂盒芯片供應(yīng)商，而且在分立器件、手機(jī)相機(jī)模塊和車(chē)用集成電路領(lǐng)域居世界前列。 意法半導(dǎo) （ STMicroelectronics） 整個(gè)集團(tuán)共有員工近 50000 名，擁有 16 個(gè)先進(jìn)的研發(fā)機(jī)構(gòu)、 39 個(gè)設(shè)計(jì)和應(yīng)用中心、 15 主要制造廠，并在 36 個(gè)國(guó)家設(shè)有 78 個(gè)銷(xiāo)售辦事處。公司總部設(shè)在瑞士 日內(nèi)瓦 ，同時(shí)也是歐洲區(qū)以及新興市場(chǎng)的總部；公司的美國(guó)總部設(shè)在德克薩斯州達(dá)拉斯市的卡羅頓；亞太區(qū)總部設(shè)在新加坡；日本的業(yè)務(wù)則以東京為總部；中國(guó)區(qū)總部設(shè)在上海，負(fù)責(zé)香港、大陸和臺(tái)灣三個(gè)地區(qū)的業(yè)務(wù)。 STM32L 系列產(chǎn)品基于超低功耗的 ARM CortexM4 處理器內(nèi)核，采用意法半導(dǎo)體獨(dú)有的兩大節(jié)能技術(shù)： 130nm 專(zhuān)用低泄漏電流制造工藝和優(yōu)化的節(jié)能架構(gòu)，提供業(yè)界領(lǐng)先的節(jié)能性能。該系列屬于意法半導(dǎo)體陣容強(qiáng)大的 32 位 STM32 微控制器產(chǎn)品家族，該產(chǎn)品家族共有 200 余款產(chǎn)品，全系列產(chǎn)品 共用大部分引腳、軟件和外設(shè)，優(yōu)異的兼容性為開(kāi)發(fā)人員帶來(lái)最大的設(shè)計(jì)靈活性。 STM32F0 系列產(chǎn)品基于超低功耗的 ARM CortexM0 處理器內(nèi)核，整合增強(qiáng)的技術(shù)和功能，瞄準(zhǔn)超低成本預(yù)算的應(yīng)用。該系列微控制器縮短了采用 8 位和 16 位微控制器的設(shè)備與采用 32 位微控制器的設(shè)備之間的性能差距，能夠在經(jīng)濟(jì)型用戶終端產(chǎn)品上實(shí)現(xiàn)先進(jìn)且復(fù)雜的功能。 系統(tǒng)作用 集成嵌入式 Flash 和 SRAM 存儲(chǔ)器的 ARM CortexM3 內(nèi)核。和 8/16 位設(shè)備相比，ARM CortexM3 32 位 RISC 處理器提供了更高的代碼效率。 STM32F103xx 微控制器帶有一個(gè)嵌入式的 ARM 核，所以可以兼容所有的 ARM 工具和軟件。 嵌入式 Flash 存儲(chǔ)器和 RAM 存儲(chǔ)器：內(nèi)置多達(dá) 512KB 的嵌入式 Flash，可用于存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)。多達(dá) 64KB 的嵌入式 SRAM 可以以 CPU 的時(shí)鐘速度進(jìn)行讀寫(xiě)（不待等待狀態(tài)）。 可變靜態(tài)存儲(chǔ)器（ FSMC）： FSMC 嵌入在 TM32F103xC,STM32F103xD,STM32F103xE中，帶有 4 個(gè)片選，支持四種模式： Flash,RAM,PSRAM,NOR 和 NAND。 3 個(gè) FSMC 中斷線經(jīng)過(guò) OR 后連接到 NVIC。沒(méi)有讀 /寫(xiě) FIFO，除 PCCARD 之外，代碼都是從外部存儲(chǔ)器執(zhí)行，不支持 Boot，目標(biāo)頻率等于 SYSCLK/2，所以當(dāng)系統(tǒng)時(shí)鐘是 72MHz 時(shí)，外部訪問(wèn)按照 36MHz 進(jìn)行。 基于 STM32 的多路模擬量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 嵌套矢量中斷控制器（ NVIC）：可以處理 43 個(gè)可屏蔽中斷通道（不包括 CortexM3的 16 根中斷線），提供 16 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)。緊密耦合的 NVIC 實(shí)現(xiàn)了更低的中斷處理延遲，直接向內(nèi)核傳遞中斷入口向量表地址，緊密耦合的 NVIC 內(nèi)核接口，允許中斷提前處理，對(duì)后到的更高優(yōu)先級(jí)的中斷進(jìn)行處理，支持尾鏈，自動(dòng)保存處 理器狀態(tài)，中斷入口在中斷退出時(shí)自動(dòng)恢復(fù)，不需要指令干預(yù)。 外部中斷 /事件控制器（ EXTI）：外部中斷 /事件控制器由用于 19 條產(chǎn)生中斷 /事件請(qǐng)求的邊沿探測(cè)器線組成。每條線可以被單獨(dú)配置用于選擇觸發(fā)事件（上升沿，下降沿，或者兩者都可以），也可以被單獨(dú)屏蔽。有一個(gè)掛起寄存器來(lái)維護(hù)中斷請(qǐng)求的狀態(tài)。當(dāng)外部線上出現(xiàn)長(zhǎng)度超過(guò)內(nèi)部 APB2 時(shí)鐘周期的脈沖時(shí)， EXTI 能夠探測(cè)到。多達(dá) 112 個(gè)GPIO 連接到 16 個(gè)外部中斷線。 時(shí)鐘和啟動(dòng)：在啟動(dòng)的時(shí)候還是要進(jìn)行系統(tǒng)時(shí)鐘選擇，但復(fù)位的時(shí)候內(nèi)部 8MHz 的晶振被選用作 CPU 時(shí)鐘?？梢赃x 擇一個(gè)外部的 416MHz 的時(shí)鐘，并且會(huì)被監(jiān)視來(lái)判定是否成功。在這期間，控制器被禁止并且軟件中斷管理也隨后被禁止。同時(shí)，如果有需要（例如碰到一個(gè)間接使用的晶振失敗）， PLL 時(shí)鐘的中斷管理完全可用。多個(gè)預(yù)比較器可以用于配置 AHB 頻率，包括高速 APB（ PB2） 和低速 APB（ APB1），高速 APB最高的頻率為 72MHz，低速 APB 最高的頻率為 36MHz。 Boot 模式：在啟動(dòng)的時(shí)候， Boot 引腳被用來(lái)在 3 種 Boot 選項(xiàng)種選擇一種：從用戶Flash 導(dǎo)入，從系統(tǒng)存儲(chǔ)器導(dǎo)入，從 SRAM 導(dǎo)入。 Boot 導(dǎo)入程序位于系統(tǒng)存儲(chǔ) 器，用于通過(guò) USART1 重新對(duì) Flash 存儲(chǔ)器編程。 電源供電方案： VDD ，電壓范圍為 ，外部電源通過(guò) VDD 引腳提供，用于 I/O 和內(nèi)部調(diào)壓器。 VSSA 和 VDDA，電壓范圍為 ，外部模擬電壓輸入，用于 ADC，復(fù)位模塊， RC 和 PLL，在 VDD 范圍之內(nèi)（ ADC 被限制在 ）， VSSA 和VDDA 必須相應(yīng)連接到 VSS 和 VDD。 VBAT，電壓范圍為 ，當(dāng) VDD 無(wú)效時(shí)為RTC，外部 32KHz 晶振和備份寄存器供電（通過(guò)電源切換實(shí)現(xiàn)）。 電源管理：設(shè)備有一個(gè)完整的上電復(fù)位（ POR）和掉電復(fù)位（ PDR）電路。這條電路一直有效，用于確保從 2V 啟動(dòng)或者掉到 2V 的時(shí)候進(jìn)行一些必要的操作。當(dāng) VDD 低于一個(gè)特定的下限 VPOR/PDR 時(shí)，不需要外部復(fù)位電路，設(shè)備也可以保持在復(fù)位模式。設(shè)備特有一個(gè)嵌入的可編程電壓探測(cè)器（ PVD）， PVD 用于檢測(cè) VDD，并且和 VPVD限值比較，當(dāng) VDD 低于 VPVD 或者 VDD 大于 VPVD 時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷。中斷服務(wù)程序可以產(chǎn)生一個(gè)警告信息或者將 MCU 置為一個(gè)安全狀態(tài)。 PVD 由軟件使能。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 12 電壓調(diào)節(jié)：調(diào)壓器有 3 種運(yùn)行模式：主（ MR） ，低功耗（ LPR）和掉電。 MR 用在傳統(tǒng)意義上的調(diào)節(jié)模式（運(yùn)行模式）， LPR 用在停止模式，掉電用在待機(jī)模式：調(diào)壓器輸出為高阻，核心電路掉電，包括零消耗（寄存器和 SRAM 的內(nèi)容不會(huì)丟失）。 低功耗模式： STM32F103xx 支持 3 種低功耗模式，從而在低功耗，短啟動(dòng)時(shí)間和可用喚醒源之間達(dá)到一個(gè)最好的平衡點(diǎn)。休眠模式：只有 CPU 停止工作，所有外設(shè)繼續(xù)運(yùn)行，在中斷 /事件發(fā)生時(shí)喚醒 CPU；停止模式：允許以最小的功耗來(lái)保持 SRAM 和寄存器的內(nèi)容。 區(qū)域的時(shí)鐘都停止， PLL， HSI 和 HSE RC 振蕩器被禁能，調(diào)壓器也被置為正常或者低功耗模式。設(shè)備可以通過(guò)外部中斷線從停止模式喚醒。外部中斷源可以使 16 個(gè)外部中斷線之一， PVD 輸出或者 TRC 警告。待機(jī)模式：追求最少的功耗，內(nèi)部調(diào)壓器被關(guān)閉，這樣 區(qū)域斷電。 PLL,HSI 和 HSE RC 振蕩器也被關(guān)閉。在進(jìn)入待機(jī)模式之后，除了備份寄存器和待機(jī)電路， SRAM 和寄存器的內(nèi)容也會(huì)丟失。當(dāng)外部復(fù)位（ NRST 引腳）， IWDG 復(fù)位， WKUP 引腳出現(xiàn)上升沿或者 TRC 警告發(fā)生時(shí)，設(shè)備退出待機(jī)模式。進(jìn)入停止模式或者待機(jī)模式時(shí)， TRC,IWDG 和相關(guān)的時(shí)鐘源不會(huì)停止 。 STM32 引腳如圖 31. 基于 STM32 的多路模擬量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 圖 31 STM32 引腳圖 性能特點(diǎn) 內(nèi)核： ARM32 位 CortexM3 CPU，最高工作頻率 72MHz， 。單周期乘法和硬件除法。 存儲(chǔ)器：片上集成 32512KB 的 Flash 存儲(chǔ)器。 664KB 的 SRAM 存儲(chǔ)器。 時(shí)鐘、復(fù)位和電源管理： 的電源供電和 I/O 接口的驅(qū)動(dòng)電壓。上電復(fù)位（ POR）、掉電復(fù)位（ PDR）和可編程的電壓探測(cè)器（ PVD）。 416MHz 的晶振。內(nèi)嵌出廠前調(diào)校的 8MHz RC 振蕩電路。內(nèi)部 40 kHz 的 RC 振蕩電路。用于 CPU 時(shí)鐘的 PLL。帶校準(zhǔn)用于 RTC 的 32kHz 的晶振。 低功耗： 3 種低功耗模式：休眠，停止，待機(jī)模式。為 RTC 和備份寄存器供電的VBAT。 調(diào)試模式：串行調(diào)試（ SWD）和 JTAG 接口。 DMA： 12 通道 DMA 控制器。支持的外設(shè)：定時(shí)器， ADC， DAC， SPI， IIC 和 UART。 3 個(gè) 12 位的 us 級(jí)的 A/D 轉(zhuǎn)換器（ 16 通道）： A/D 測(cè)量范圍： 。雙采樣和保持能力。片上集成一個(gè)溫度傳感器。 2 通道 12 位 D/A 轉(zhuǎn)換器： STM32F103xC,STM32F103xD,STM32F103xE 獨(dú)有。 最多高達(dá) 112 個(gè)的快速 I/O 端口：根據(jù)型號(hào)的不同，有 26， 37， 51， 80，和 112 的I/O 端口，所有的端口都可以映射到 16 個(gè)外部中斷向量。除了模擬輸入，所有的都可以接受 5V 以?xún)?nèi)的輸入。 最多多達(dá) 11 個(gè)定時(shí)器： 4 個(gè) 16 位定時(shí)器，每個(gè)定時(shí)器有 4 個(gè) IC/OC/PWM 或者脈沖計(jì)數(shù)器。 2 個(gè) 16 位的 6 通道高級(jí)控制定時(shí)器：最多 6 個(gè)通道可用于 PWM 輸出。 2 個(gè) 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 14 看門(mén)狗定時(shí)器（獨(dú)立看門(mén)狗和窗口看門(mén)狗）。 Systick 定時(shí)器： 24 位倒計(jì)數(shù)器。 2 個(gè) 16位基本定時(shí)器用于驅(qū)動(dòng) DAC。 最多多達(dá) 13 個(gè)通信接口： 2 個(gè) IIC 接口（ SMBus/PMBus）。 5 個(gè) USART 接口（ ISO7816接口， LIN， IrDA 兼容，調(diào)試控制）。 3 個(gè) SPI 接口（ 18 Mbit/s），兩個(gè)和 IIS 復(fù)用。CAN 接口（ ）。 USB 全速接口。 SDIO 接口。 ECOPACK 封裝： STM32F103xx 系列微控制器采用 ECOPACK 封裝形式。 架構(gòu)優(yōu)勢(shì) 除新增的功能強(qiáng)化型外設(shè)接口外， STM32 互連系列還提供與其它 STM32 微控制器相同的標(biāo)準(zhǔn)接口，這種外設(shè)共用性提升了整個(gè)產(chǎn)品家族的應(yīng)用靈活性，使開(kāi)發(fā)人員可以在多個(gè)設(shè)計(jì)中重復(fù)使用同一個(gè)軟件。新 STM32 的標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)包括 10 個(gè)定時(shí)器、兩個(gè)